醫(yī)用放射性活度計(jì)性能測(cè)試及分析

劉 輝 范振芳 李璟瑜 宋 穎

醫(yī)用放射性活度計(jì)性能測(cè)試及分析

目的：對(duì)醫(yī)用放射性活度計(jì)進(jìn)行性能測(cè)試，探討其性能測(cè)試結(jié)果和意義。方法：依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T10256-2013)“放射性活度計(jì)”，利用標(biāo)準(zhǔn)活度計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)放射源，檢測(cè)放射性活度計(jì)的重復(fù)性、不穩(wěn)定性及相對(duì)固有誤差等性能指標(biāo)。結(jié)果：檢測(cè)70臺(tái)放射性活度計(jì)，其重復(fù)性平均值為(0.50±0.44)%，最大值為1.94%，最小值為0.09%。不穩(wěn)定性平均值為(0.91±0.47)%，最大值為2.65%，最小值為0.33%。相對(duì)固有誤差：①60Co平均值為(0.57±1.33)%，最大值為3.50%，最小值為-3.65%；②137Cs平均值為(0.74±0.89)%，最大值為4.00%，最小值為-3.92%；③241Am平均值為(-1.01±2.60)%，最大值為5.60%，最小值為-4.77%。結(jié)論：放射性活度計(jì)對(duì)低能核素的241Am測(cè)量時(shí)性能稍差。通過(guò)定期檢測(cè)，加強(qiáng)放射性活度計(jì)的質(zhì)量控制，是保障臨床診斷及治療對(duì)放射性核素活度測(cè)量性能要求的必要措施。

放射性活度計(jì)；性能測(cè)試；重復(fù)性；相對(duì)固有誤差

劉輝,男,(1985- ),碩士，助理研究員。中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，從事核醫(yī)學(xué)設(shè)備質(zhì)量控制工作。

劉 輝①范振芳①李璟瑜①宋 穎①

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及核醫(yī)學(xué)設(shè)備的發(fā)展，核醫(yī)學(xué)在臨床診斷中起到不可代替的作用；越來(lái)越多的短半衰期放射性核素應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)臨床診斷及治療，且對(duì)核醫(yī)學(xué)影像診斷及核素治療的需求不斷增加和提升。由于在核醫(yī)學(xué)診斷中采集臨床影像離不開(kāi)放射性藥物，放射性活度計(jì)主要用于準(zhǔn)確測(cè)量放射性藥物活度，是臨床核醫(yī)學(xué)科中最重要的儀器之一。

目前，放射性活度計(jì)在醫(yī)院的核醫(yī)學(xué)被廣泛地使用，同時(shí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)對(duì)活度計(jì)的指標(biāo)性能、測(cè)量精度及測(cè)量范圍要求越來(lái)越高。作為一種計(jì)量工具，只有通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)放射源對(duì)其的井型電離室及主機(jī)進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)后方可起到計(jì)量的功能，使用于醫(yī)用放射性核素活度測(cè)量。應(yīng)用放射性藥物從事核醫(yī)學(xué)臨床診斷、核素治療以及科學(xué)研究，均需測(cè)量放射性藥物的活度，因此放射性藥物活度的準(zhǔn)確性、患者的受照劑量以及臨床診斷效果具有密切的關(guān)系。為了得到放射性藥物的準(zhǔn)確活度，需要對(duì)放射性活度計(jì)進(jìn)行科學(xué)合理的質(zhì)量控制，確?；疃扔?jì)的性能指標(biāo)符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，使活度計(jì)更加科學(xué)地為醫(yī)院和患者服務(wù)[1]。為此，本研究依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013“放射性活度計(jì)”和國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程JJG377-1998“放射性活度計(jì)”，對(duì)70臺(tái)放射性活度計(jì)的主要指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量，分別對(duì)相對(duì)固有誤差、重復(fù)性和不穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 測(cè)試儀器與材料

選取70臺(tái)放射性活度計(jì)，涵蓋國(guó)內(nèi)醫(yī)院使用的放射性活度計(jì)主要生產(chǎn)廠商，分別為美國(guó)CAPINTEC公司、中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院和北京恒昌科技公司。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，70臺(tái)放射性活度計(jì)按性能分類屬于Ⅱ級(jí)，其校準(zhǔn)或檢定周期為2年。二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)放射性活度計(jì)RM-905a，標(biāo)準(zhǔn)放射源60Co、137Cs、241Am，其活度均在2 MBq左右?；疃扔?jì)的性能要求見(jiàn)表1[2]。

表1 GB/T10256-2013標(biāo)準(zhǔn)中放射性活度計(jì)的性能要求

1.2 測(cè)試指標(biāo)

測(cè)試指標(biāo)分別為重復(fù)性、不穩(wěn)定性、相對(duì)固有誤差和其相應(yīng)測(cè)試方法。

1.2.1 重復(fù)性

使用放射源137Cs，放入被測(cè)放射性活度計(jì)中的井型電離室中，分別讀取被測(cè)機(jī)器示值10次，用相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(δ)表示放射性活度計(jì)的重復(fù)性，其計(jì)算為公式1。

式中δ為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，Ai第i次測(cè)量值，A 為10次測(cè)量值的平均值，n值取10。

1.2.2 不穩(wěn)定性

使用半衰期較長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)源137Cs，被測(cè)機(jī)器每隔2 h讀取其顯示值5個(gè)數(shù)，取其平均值，不間斷測(cè)試8 h，測(cè)量5組數(shù)據(jù)。不穩(wěn)定性(Is)計(jì)算為公式2：式中A0為首次測(cè)量的平均值，Ai為第二組至第五組測(cè)量值的平均值。

1.2.3 相對(duì)固有誤差

使用標(biāo)準(zhǔn)源60Co、137Cs和241Am，由于這3種核素發(fā)射的伽馬射線分別是高能、中能及低能，以此來(lái)系統(tǒng)評(píng)估被測(cè)放射性活度計(jì)的性能；這3種核素分別使用二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)活度計(jì)和待測(cè)機(jī)器讀取顯示值10次，計(jì)算每種核素顯示值的平均值。相對(duì)固有誤差(E)計(jì)算為公式3：

式中C為二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)放射性活度計(jì)讀取的平均值，此值作為標(biāo)準(zhǔn)源的活度，為 待測(cè)機(jī)器讀取的平均值。

2 測(cè)試結(jié)果

2.1 重復(fù)性

對(duì)70臺(tái)放射性活度計(jì)的性能指標(biāo)重復(fù)性測(cè)量，其平均值為(0.50±0.44)%，最大值1.94%，最小值0.09%。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013，按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定重復(fù)性的范圍≤2%。測(cè)試結(jié)果顯示，70臺(tái)設(shè)備的重復(fù)性均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)性＜1%的達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量為63臺(tái)，占總臺(tái)數(shù)的90%，表明70臺(tái)放射性活度計(jì)的重復(fù)性較好(如圖1所示)。

圖1 重復(fù)性統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖

2.2 不穩(wěn)定性

70臺(tái)放射性活度計(jì)的性能指標(biāo)不穩(wěn)定性測(cè)量結(jié)果：平均值(0.91±0.47)%，最大值2.65%，最小值0.33%。依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013，按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不穩(wěn)定性的范圍≤3%。測(cè)試結(jié)果中顯示，70臺(tái)設(shè)備的不穩(wěn)定性均符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，不穩(wěn)定性≤2%的達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量為68臺(tái)，占總臺(tái)數(shù)的97%，70臺(tái)放射性活度計(jì)的穩(wěn)定性非常好(如圖2所示)。

圖2 不穩(wěn)定性統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖

2.3 相對(duì)固有誤差

依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013，按照Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定不穩(wěn)定性的范圍是±5%，使用60Co源測(cè)試結(jié)果，其平均值為(0.57±1.33)%，最大值3.50%，最小值-3.65%；60Co源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖3所示。

圖3 60Co相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖

使用137Cs源的測(cè)試結(jié)果，其平均值為(0.74±0.89)%，最大值4.00%，最小值-3.92%；137Cs源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖4所示。

圖4 137Cs相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖

使用241Am源的測(cè)試結(jié)果，其平均值為(-1.01± 2.60)%，最大值5.60%，最小值-4.77%。241Am源測(cè)試的相對(duì)固有誤差結(jié)果如圖5所示。

圖5 241Am相對(duì)固有誤差統(tǒng)計(jì)結(jié)果示圖

相對(duì)固有誤差反映出放射性活度計(jì)測(cè)量放射性物質(zhì)活度的準(zhǔn)確性，測(cè)量結(jié)果顯示，測(cè)量60Co、137Cs和241Am核素的結(jié)果均達(dá)到Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量為35臺(tái)(占50%)，其中相對(duì)固有誤差符合Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備數(shù)量在測(cè)量60Co時(shí)為65臺(tái)(占92.8%)，測(cè)量137Cs時(shí)為58臺(tái)(占82.8%)，測(cè)量241Am時(shí)為44臺(tái)(占62.5%)。測(cè)試結(jié)果反映出，放射性活度計(jì)對(duì)低能核素的241Am測(cè)量時(shí)性能稍差；編號(hào)為66的設(shè)備測(cè)試241Am時(shí)，出現(xiàn)相對(duì)固有誤差的測(cè)試結(jié)果達(dá)到了5.6%，超出國(guó)家Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的限定范圍。

3 討論

短半衰期的放射性藥物越來(lái)越多地被應(yīng)用在核醫(yī)學(xué)的臨床診斷和治療中，這些放射性藥物的使用離不開(kāi)活度的測(cè)量，因此建立科學(xué)的放射性藥物使用規(guī)范和加強(qiáng)其放射性活度的質(zhì)量控制工作非常重要[3]。

影響重復(fù)性和不穩(wěn)定性的因素有：①放射性活度的使用環(huán)境，溫度和濕度會(huì)影響伽馬射線的電離效應(yīng)，對(duì)放射性活度計(jì)的井型電離室性能產(chǎn)生影響；②井型電離室外的放射性藥物也會(huì)對(duì)放射性活度計(jì)測(cè)量放射性藥物的活度產(chǎn)生誤差；③放射性活度計(jì)電源線路中電流瞬時(shí)效應(yīng)會(huì)成為測(cè)量放射性核素的干擾源，需要注意在使用放射性活度計(jì)時(shí)加強(qiáng)電源的穩(wěn)定性[4]。

相對(duì)固有誤差是標(biāo)準(zhǔn)活度和測(cè)量活度所決定，標(biāo)準(zhǔn)活度是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)儀器測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)源獲取的，標(biāo)準(zhǔn)儀器需要通過(guò)中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院進(jìn)行檢定合格后才能夠進(jìn)行量值傳遞。因此影響測(cè)量相對(duì)固有誤差的因素很多，同時(shí)由于醫(yī)用放射性活度計(jì)采用的是測(cè)量4πγ符合測(cè)量，測(cè)量光子的強(qiáng)度分布、角分布也會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。由于角度對(duì)低能放射性核素活度的測(cè)量結(jié)果影響較大，因此測(cè)量241Am時(shí)的相對(duì)固有誤差波動(dòng)較大[5]。

放射性核素活度的測(cè)量是一種統(tǒng)計(jì)測(cè)量的結(jié)果，如果只測(cè)量一次，由于放射性核素衰變出伽馬光子的隨機(jī)性，測(cè)量值與實(shí)際值之間會(huì)產(chǎn)生一定的偏差，有時(shí)可能差別會(huì)更大。測(cè)量結(jié)果和待測(cè)核素活度的大小、放射性活度計(jì)的本底相關(guān)[6]。在放射性藥物活度實(shí)際的測(cè)量中，應(yīng)在同一時(shí)間段內(nèi)測(cè)量數(shù)次，并計(jì)算數(shù)次測(cè)量值的平均值作為放射性藥物的活度[7-8]。

由于放射性活度計(jì)出廠時(shí)會(huì)根據(jù)不同的核素進(jìn)行刻度和校準(zhǔn)，用戶在使用不同的放射性藥物時(shí)，應(yīng)每2年對(duì)不同的放射性物質(zhì)針對(duì)性的校準(zhǔn)或檢定[9]。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)放射性活度計(jì)性能測(cè)試中未測(cè)量其非線性和放射性藥物體積效應(yīng)。非線性測(cè)量是為了測(cè)量放射性活度計(jì)在其測(cè)量范圍的上限值和下限值內(nèi)對(duì)活度響應(yīng)的特性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10256-2013中建議用衰變法進(jìn)行非線性測(cè)試[10-12]。體積效應(yīng)是由于醫(yī)用放射性藥物基本為液體，同一活度的放射性藥物在不同的體積內(nèi)會(huì)有一定的誤差。日后有待加強(qiáng)放射性活度計(jì)的非線性和放射性藥物體積效應(yīng)性能測(cè)試研究，以全面評(píng)估放射性活度的性能。

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The test and analysis for performance of medical radioactivity meter/

LIU Hui, FAN Zhen-fang, LI Jing-yu, et al//
China Medical Equipment,2017,14(3):28-31.

Objective: To test the performances for radioactivity meters and discuss their test results and values. Methods: According to the national standard of radioactivity meter (GB/T10256-2013), a series of performance parameters for radioactivity meter, such as repeatability, instability and relative intrinsic error, were obtained by using standard radioactivity meter and standard radionuclide. Results: 70 radioactivity meters were tested, the mean of repeatability was (0.50±0.44)%, and the highest and the lowest data were 1.94% and 0.09%, respectively; the mean of instability was (0.91±0.47)%, and the highest and lowest data were 2.65% and 0.33%, respectively. The relative intrinsic errors: the mean of60Co was (0.57±1.33)%, and the highest and the lowest data were 3.50% and -3.65%, respectively; the mean of137Cs was (0.74±0.89)%, the highest and the lowest data were 4.00% and -3.92%, respectively; the mean of241Am was (-1.01±2.60)%, the highest and the lowest data were 5.60% and -4.77%, respectively. Conclusion: It is necessary to strengthen quality control for radioactivity meter, so that the devices come to the demands for testing activity of radionuclide in clinical practice.

Radioactivity meter; Performance test; Repeatability; Relative intrinsic error

1672-8270(2017)03-0028-04

R144.1

A

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.03.007

2016-11-15

①中國(guó)疾病預(yù)防控制中心輻射防護(hù)與核安全醫(yī)學(xué)所 輻射防護(hù)與核應(yīng)急中國(guó)疾病預(yù)防控制中心重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100088

[First-author’s address] Key Laboratory of Radiological Protection and Nuclear Emergency, China CDC; Notional Institute for Radiological Protection, Chinese Center for Disease Control and Prevention, Beijing 100088, China.